CN104063242A - 一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，包括以下步骤：(1)封盖前，将嵌入式程序和初始标定参数烧写到惯性测量单元Flash中；(2)完成筛选试验阶段和温度补偿试验后，惯性测量单元升级零位温度补偿系数和标度因数温度补偿系数；(3)完成常温标定试验后，惯性测量单元升级常温标定补偿系数、交叉耦合补偿系数；(4)完成精度验证试验；本发明解决惯性测量单元传统生产过程中，需要多次修改嵌入式程序的问题，在整个生产过程中，只需要对惯性测量单元烧写一次嵌入式程序，然后，根据生产情况升级相应的参数，无需修改嵌入式程序头文件，减少人工错误，安全可靠，适用于大批量惯性测量单元的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，特别是一种使惯性测量单元的嵌入式程序和产品参数分离的方法，属于惯性测量单元技术领域。
背景技术
一种由微传感器(微机械陀螺和加速度计)、微处理器(ARM或DSP)和电路集成的惯性测量单元，能实时提供载体的角速度与线加速度，目前在战术武器控制和战略武器遥测等领域中已获得广泛应用。
惯性测量单元在整个生成过程中需要进行筛选试验、温度补偿试验、常温标定试验、精度验证试验，交付用户后或者返厂时进行二次标定试验等大量试验，试验状态不一样导致产品需要的参数也不一样。通常情况下，完成试验后，得到相应的参数，生成相应的嵌入式程序，再将嵌入式程序的二进制文件烧写到惯性测量单元中。
因此，惯性测量单元在生产过程或交付后参数升级在实际应用中存在的难点：(1)在参数升级时，如何避免修改嵌入式程序，减少手动修改软件时带来的错误风险；(2)如何设计嵌入式程序和参数升级流程，使参数升级安全可靠，适用于大批量生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，该方法解决传统方法中参数升级时需要修改嵌入式程序的问题，能够有效防止更改软件引入错误风险，简单便捷，安全可靠，适用于惯性测量单元的大批量生产。
本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，通过惯性测量单元、上位机和数据库组成的系统实现，其中惯性测量单元包括Flash，Flash包括程序存储模块和参数存储模块，具体实现过程如下：
步骤(一)、在惯性测量单元封盖前，上位机将嵌入式程序烧写到惯性测量单元Flash中的程序存储模块中；同时上位机从数据库中读取初始状态下的产品状态字S0、滤波器参数、零位温度补偿系数Z0、标度因数温度补偿系数KT0、常温标定补偿系数N0、交叉耦合补偿系数M0、相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0烧写到惯性测量单元Flash的参数存储模块中；之后对惯性测量单元进行封盖；
步骤(二)、对惯性测量单元进行筛选试验和温度补偿试验，得到升级所需的零位温度补偿系数Z1和标度因数温度补偿系数KT1，将所述零位温度补偿系数Z1和标度因数温度补偿系数KT1存储在数据库中覆盖Z0和KT0，修改产品状态字S0为S1；之后上位机从数据库中读取所有存储参数，生成二进制文件；
步骤(三)、惯性测量单元上电，响应升级指令，擦除Flash中参数存储模块中的所有数据，将步骤(二)中生成的二进制文件烧写到参数存储模块中；
步骤(四)、惯性测量单元上电，进行常温标定试验，得到升级所需的常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1，将所述常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1存储在数据库中覆盖N0和M0，修改产品状态字S1为S2；上位机从数据库中读取所有存储参数，生成二进制文件；
步骤(五)、惯性测量单元上电，响应升级指令，擦除Flash中参数存储模块中的所有数据，将步骤(四)中生成的二进制文件烧写到参数存储模块中；
步骤(六)、惯性测量单元上电，进行精度验证试验。
在上述适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法中，步骤(一)中的嵌入式程序包括筛选试验、温度补偿试验、常温标定试验和精度验证试验对应的程序，不同的程序对应不同的产品状态字，其中S0对应筛选试验和温度补偿试验，S1对应常温标定试验，S2对应精度验证试验，惯性测量单元上电后，读取Flash的参数存储模块内的产品状态字，运行产品状态字对应的试验。
在上述适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法中，升级后的常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1在规定的有效期过后，再次进行常温标定试验，得到修正后的相对标定补偿系数RN1和相对交叉耦合补偿系数RM1，覆盖相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0，从而提高产品精度。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明针对传统惯性测量单元在整个生成过程中需要进行多次参数升级，步骤繁琐的缺点，创新提出一种新的参数升级方法，通过搭建由上位机、数据库和惯性测量单元中的Flash组成的系统来实现，Flash由程序存储模块与参数存储模块组成，通过将嵌入式程序烧写到惯性测量单元Flash中的程序存储模块中，后续仅进行参数升级，避免修改嵌入式程序，减少手动修改软件时带来的错误风险，简单便捷，安全可靠；
(2)本发明相对于传统技术中升级参数时手动修改嵌入式程序的头文件的做法，本发明利用上位机直接读取数据库中产品参数，自动生成二进制参数文件，与惯性测量单元通信，烧写到惯性测量单元指定的Flash地址中，使参数升级流程安全可靠，同时，提高了产品的生产效率，适用于惯性测量单元的大批量生产；
(3)本发明使用的嵌入式程序在上电后读取Flash的参数存储模块内产品状态字，选择适合于当前状态的程序模块分支，使程序适用于筛选试验和温度补偿试验、常温标定试验、精度验证试验，避免了多次修改嵌入式程序，操作更加简便，易于实现；
(4)本发明在标定参数有效期过后，将修正后的标定参数升级到惯性测量单元中，修正产品内部的标定参数，获得更准确的角速度和加速度输出。
附图说明
图1为本发明惯性测量单元全生产过程中不开盖参数升级硬件实现图；
图2为本发明惯性测量单元全生产过程中不开盖参数升级流程图；
图3为本发明惯性测量单元参数升级时嵌入式程序主函数流程图；
图4为本发明某惯性测量单元的Flash中程序存储模块与参数存储模块地址分配图；
图5为本发明惯性测量单元参数升级中上位机软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
适用于惯性测量单元全生产过程中不开盖参数升级的方法用于在生产过程中对惯性测量单元进行参数升级，其目的是可靠、高效地对惯性测量单元进行参数升级。本发明的特点在于：1、采用嵌入式程序和参数分离的编排方法，在参数升级时避免升级嵌入式程序，减少手动修改程序时带来的错误风险；2、利用上位机读取数据库中产品参数，自动生成二进制参数文件，与惯性测量单元通信，烧写到惯性测量单元指定的Flash地址中，使参数升级流程安全可靠，适用于批量惯性测量单元产品生产。
如图1所示为本发明惯性测量单元全生产过程中不开盖参数升级硬件实现图；图2所示为本发明的惯性测量单元全生产过程中不开盖参数升级流程图，本发明适用于惯性测量单元全生产过程中不开盖参数升级的方法，通过惯性测量单元、上位机和数据库组成的系统实现，其中惯性测量单元包括Flash，Flash包括程序存储模块和参数存储模块，具体实现过程如下：
步骤(一)、在惯性测量单元封盖前，上位机将嵌入式程序烧写到惯性测量单元Flash中的程序存储模块中；上位机从数据库中读取初始状态下的产品状态字S0、滤波器参数、零位温度补偿系数Z0、标度因数温度补偿系数KT0、常温标定补偿系数N0、交叉耦合补偿系数M0、相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0烧写到惯性测量单元Flash的参数存储模块中；之后对惯性测量单元进行封盖。
步骤(二)、对惯性测量单元进行筛选试验和温度补偿试验，得到升级所需的零位温度补偿系数Z1和标度因数温度补偿系数KT1，将所述零位温度补偿系数Z1和标度因数温度补偿系数KT1存储在数据库中覆盖Z0和KT0，修改产品状态字S0为S1；上位机从数据库中读取所有存储参数，生成二进制文件。存储参数包括产品状态字S1、滤波器参数、零位温度补偿系数Z1、标度因数温度补偿系数KT1、常温标定补偿系数N0、交叉耦合补偿系数M0、相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0。
步骤(三)、惯性测量单元上电，响应升级指令，擦除Flash中参数存储模块中的所有数据，将步骤(二)中生成的二进制文件烧写到参数存储模块中。
步骤(四)、惯性测量单元上电，进行常温标定试验，得到升级所需的常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1，将所述常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1存储在数据库中覆盖N0和M0，修改产品状态字S1为S2；上位机从数据库中读取所有存储参数，生成二进制文件。存储参数包括产品状态字S2、滤波器参数、零位温度补偿系数Z1、标度因数温度补偿系数KT1、常温标定补偿系数N1、交叉耦合补偿系数M1、相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0。
步骤(五)、惯性测量单元上电，响应升级指令，擦除Flash中参数存储模块中的所有数据，将步骤(四)中生成的二进制文件烧写到参数存储模块中。
步骤(六)、惯性测量单元上电，进行精度验证试验。
上述步骤(一)中的嵌入式程序包括筛选试验、温度补偿试验、常温标定试验和精度验证试验对应的程序，不同的程序对应不同的产品状态字，其中S0对应筛选试验和温度补偿试验，S1对应常温标定试验，S2对应精度验证试验，惯性测量单元上电后，读取Flash的参数存储模块内的产品状态字，运行产品状态字对应的试验。嵌入式程序适用于筛选试验、温度补偿试验、常温标定试验、精度验证试验，而无需在上述试验前重新更改嵌入式程序头文件、烧写嵌入式程序的程序。
升级后的常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1在规定的有效期过后，再次进行常温标定试验，得到修正后的相对标定补偿系数RN1和相对交叉耦合补偿系数RM1，覆盖相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0，从而修正产品标定参数，获得更准确的角速度和加速度输出。
如图3所示为本发明全生产过程中参数升级时嵌入式程序主函数流程图，惯性测量单元上电后，根据产品状态字的判断，进行程序模块的选择。本发明的软件流程可以避免升级软件，仅升级参数即可满足惯性测量单元整个生产过程的需要。过程如下：
a、惯性测量单元上电后，读取Flash中产品状态字地址，得到产品所处的生产阶段；
b、若在筛选试验过程和温度补偿试验阶段，即在常温标定试验阶段前，则设置滤波器标志为1，零位温度补偿标志为0，交付验收标志为0；
c、若在常温标定试验阶段，即在精度验证试验阶段前，则设置滤波器标志为1，零位温度补偿标志为1，交付验收标志为0；
d、若在精度验证试验阶段或二次标定试验阶段，则设置滤波器标志为1，零位温度补偿标志为1，交付验收标志为1；
e、读取相关参数，进行参数CRC校验，若CRC校验正确，则根据产品状态字进行程序模块的调用；若CRC校验错误，则报错。
如图4所示为本发明某惯性测量单元的Flash中程序存储模块与参数存储模块地址分配图。零位温度补偿系数包括加速度计零位温度补偿系数和陀螺零位温度补偿系数，标度因数温度补偿系数包括加速度计标度因数温度补偿系数和陀螺标度因数温度补偿系数，常态标定补偿系数包括加速度计常态标定补偿系数和陀螺常态标定补偿系数，交叉耦合补偿系数包括加速度计交叉耦合补偿系数和陀螺交叉耦合补偿系数。其中，产品状态字为1byte，表示产品所处的生产阶段。从0x08002001开始，存放加速度计的相关参数，分别有加速度计零位温度补偿系数、加速度计标度因数温度补偿系数、加速度计常态标定补偿系数、加速度计交叉耦合补偿系数。从0x0800207C开始，存放滤波器参数。从0x08002133开始，存放陀螺的相关参数，分别有陀螺零位温度补偿系数、陀螺标度因数温度补偿系数、陀螺常态标定补偿系数、陀螺交叉耦合补偿系数。从0x08003000开始，存放二次标定补偿参数，产品参数有效期过后，更新该块地址的参数，即可修正加速度计和陀螺的输出，准确获得载体的加速度和角速度值。
如图5所示为本发明惯性测量单元参数升级上位机的软件流程图。为降低错误几率，减少操作嵌入式程序头文件，上位机从数据库中读取对应产品代号和编号的相关参数，根据产品的生产阶段，自动生成相关参数二进制文件，并按照既定的数据包格式，通过RS422接口传递给惯性测量单元。惯性测量单元接收数据包，并进行校验，校验通过后写入图4中Flash的对应地址处。上位机还具备参数验证功能，读取惯性测量单元Flash内参数，与数据库中参数进行比对。通信过程中，上位机发给惯性测量单元三种数据包，格式依次为：
1)、升级请求指令包，共8个字节，格式如下：
<0x10><0x80><控制字><0x20><0x00><CRC><0x10><0x03>
其中，控制字为0x0B，表示升级产品标定参数；
控制字为0x0C，表示升级二次标定参数；
控制字为0x0E，表示读取产品标定参数；
控制字为0x0F，表示读取二次标定参数；
CRC校验公式见公式(1)(下同)。
CRC＝X16+X12+X5+1………………………………(1)
2)、二进制文件(.bin文件)文件长度包，共10个字节，格式如下：
<0x10><0x80><0x03><文件长度><CRC><0x10><0x03>
其中，文件长度是4字节组成，低字节在前。
3)、二进制文件(.bin文件)数据包，共1030个字节，格式如下：
<0x10><0x80><0x0D><文件数据共1024个字节><CRC><0x10><0x03>
其中，文件数据由参数文件组成。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，其特征在于：通过惯性测量单元、上位机和数据库组成的系统实现，其中惯性测量单元包括Flash，Flash包括程序存储模块和参数存储模块，具体实现过程如下：
步骤(一)、在惯性测量单元封盖前，上位机将嵌入式程序烧写到惯性测量单元Flash中的程序存储模块中；同时上位机从数据库中读取初始状态下的产品状态字S0、滤波器参数、零位温度补偿系数Z0、标度因数温度补偿系数KT0、常温标定补偿系数N0、交叉耦合补偿系数M0、相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0烧写到惯性测量单元Flash的参数存储模块中；之后对惯性测量单元进行封盖；
步骤(二)、对惯性测量单元进行筛选试验和温度补偿试验，得到升级所需的零位温度补偿系数Z1和标度因数温度补偿系数KT1，将所述零位温度补偿系数Z1和标度因数温度补偿系数KT1存储在数据库中覆盖Z0和KT0，修改产品状态字S0为S1；之后上位机从数据库中读取所有存储参数，生成二进制文件；
步骤(三)、惯性测量单元上电，响应升级指令，擦除Flash中参数存储模块中的所有数据，将步骤(二)中生成的二进制文件烧写到参数存储模块中；
步骤(四)、惯性测量单元上电，进行常温标定试验，得到升级所需的常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1，将所述常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1存储在数据库中覆盖N0和M0，修改产品状态字S1为S2；上位机从数据库中读取所有存储参数，生成二进制文件；
步骤(五)、惯性测量单元上电，响应升级指令，擦除Flash中参数存储模块中的所有数据，将步骤(四)中生成的二进制文件烧写到参数存储模块中；
步骤(六)、惯性测量单元上电，进行精度验证试验。
2.根据权利要求1所述的一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，其特征在于：所述步骤(一)中的嵌入式程序包括筛选试验、温度补偿试验、常温标定试验和精度验证试验对应的程序，不同的程序对应不同的产品状态字，其中S0对应筛选试验和温度补偿试验，S1对应常温标定试验，S2对应精度验证试验，惯性测量单元上电后，读取Flash的参数存储模块内的产品状态字，运行产品状态字对应的试验。
3.根据权利要求1所述的一种适用于惯性测量单元全生产过程参数升级的方法，其特征在于：所述升级后的常温标定补偿系数N1和交叉耦合补偿系数M1在规定的有效期过后，再次进行常温标定试验，得到修正后的相对标定补偿系数RN1和相对交叉耦合补偿系数RM1，覆盖相对标定补偿系数RN0和相对交叉耦合补偿系数RM0，从而提高产品精度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |